CN104893118A - 一种辐照交联绝缘橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辐照交联绝缘橡胶，它由三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、滑石粉、重质碳酸钙、石蜡油和敏化剂等原料制备而成，所得产品具有绝缘性能好、耐热耐磨、线芯伸长率超过400%等优点。本发明还公开了辐照交联绝缘橡胶的制备方法，将原料经密炼机密炼、过滤、开炼机混炼、薄通、辗页，再经挤出成型、辐照交联而成，该方法挤出速度更快，生产效率高，被火花机击穿次数少。

Description

一种辐照交联绝缘橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘橡胶及其制备方法，特别涉及一种辐照交联绝缘橡胶及其制备方法。

背景技术

近年来电子加速器辐照加工在电线电缆产品中的应用日益得到重视，呈现良好的发展势头。橡胶线缆与塑料线缆相比较具有如下突出优点：柔软、有弹性、遇到高温或相间短路也不会熔化。近来随着电子加速器在我国线缆行业的应用，已有许多塑料线缆（特别是电子线）采用电子射线辐照进行交联，但橡胶线缆采用辐照加工生产的厂家较少。

美规105℃ SV电源线要求较好的耐热老化、阻燃、电气性能，要求通过UL 62标准要求，一般采用传统的蒸汽硫化生产，由于绝缘层薄，只有通常规格一半厚度（0.38mm），因此，挤橡时常被火花机高压（3KV）击穿，造成生产效率下降，品质难以保障，而且较薄的绝缘线芯成缆后，在高温及压力下很容易发生挤压变形，造成绝缘厚度不达标及质量隐患。

采用辐照交联SV电源线可提高其使用温度等级，大为提高电绝缘性能，降低漏电流，大幅减轻挤出护套时芯线间的挤压变形，同时简化炼胶挤橡加工工序，使挤橡与PVC线材一样简单，并减少能耗。

采用辐照交联SV电源线技术有两个难点：一是由于其绝缘厚度只有0.38mm，经过辐照后伸长率下降明显，较难达到200%以上；二是由于其绝缘厚度只有0.38mm，在挤出线材时，绝缘层很容易被高压击穿。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种绝缘性能好、伸长率高的辐照交联绝缘橡胶，本发明还提供一种制备该绝缘橡胶的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种辐照交联绝缘橡胶，该绝缘橡胶由以下重量份的原料制备而得：

三元乙丙橡胶                   40～80份；

聚烯烃弹性体                   40～80份；

滑石粉                         50～100份；

重质碳酸钙                     30～50份；

石蜡油                         2～5份；

敏化剂                         4～15份。

进一步地，所述三元乙丙橡胶的乙烯含量为50～60%，丙烯含量为35～45%，乙叉降冰片烯含量为3～5%，125℃下测试的门尼粘度ML₍₁₊₄₎为20～35。

进一步地，所述聚烯烃弹性体的硬度为70A，熔融指数为0.5～4.5，125℃下测试的门尼粘度ML₍₁₊₄₎为30～40。

进一步地，所述滑石粉为2500目，粒径50%分布在4～6μm，盐酸不溶物含量≥85%，氧化镁含量≥30%的滑石粉。

进一步地，所述重质碳酸钙为2500目，粒径50%分布在1～5μm，pH值为8.0～10.0的重质碳酸钙。

进一步地，所述石蜡油为含量≥99.8%，闪点≥200℃的石蜡油。

进一步地，所述述敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

进一步地，该绝缘橡胶的原料还包括0.5～1.5份防老剂、3～10份活化剂和1～5份软化剂，所述防老剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、4，4'-双（α,α-二甲基苄基）二苯胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和2-硫醇基苯并咪唑中的任意两种，所述活化剂为氧化锌，所述软化剂为石蜡。

一种制备上述辐照交联绝缘橡胶的方法，具体为：将原料加入到密炼机中混炼均匀，经过滤，加入到开炼机上再次混炼均匀后薄通，辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备挤出成型，最后经电子加速器辐照交联加工。

进一步地，所述冷喂料挤出机的机头温度为100～110℃，机身一区温度为80～100℃，机身二区温度为90~110℃；所述辐照交联中，第一次辐照的剂量为3MRad，第二次辐照的剂量为9MRad。

本发明的有益效果是：

1本发明通过设计合理的原料配方，经密炼机密炼、过滤机过滤、开炼机混炼、薄通、辗页，再经冷喂料挤出机挤出成型，在火花机上进行耐压测试后，通过合适剂量辐照交联对其进行加工，所得产品满足UL62标准要求，绝缘性能好，线芯伸长率超过400%，而且生产过程简单化，挤出速度更快，生产效率高，被火花机击穿次数少。

2 本发明采用辐照的交联方式，避免了传统工艺中铜丝氧化、电缆进水和电缆表面污染等问题。

3 本发明的产品耐热耐磨，可以满足所有此类产品的国内外标准和客户需求。

4 本发明的方法解决了辐照交联时的电线粘连问题、变形问题和刮伤问题。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，以下实施例中，所用三元乙丙橡胶的乙烯含量为50～60%，丙烯含量为35～45%，乙叉降冰片烯含量为3～5%，125℃下测试的门尼粘度ML₍₁₊₄₎为20～35；所用聚烯烃弹性体的硬度为70A，熔融指数为0.5～4.5，125℃下测试的门尼粘度ML₍₁₊₄₎为30～40；所用滑石粉的目数为2500目，粒径50%分布在4～6μm，盐酸不溶物含量≥85%，氧化镁含量≥30%；所用重质碳酸钙为2500目，粒径50%分布在1～5μm，pH值为8.0～10.0；所用石蜡油的含量≥99.8%，闪点≥200℃。

实施例1

按以下重量份的的原料制备绝缘橡胶：

三元乙丙橡胶                                        40份；

聚烯烃弹性体                                        60份；

滑石粉                                              75份；

重质碳酸钙                                          37.5份；

石蜡油                                              3.5份；

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯                          6.0份；

四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯      0.75份；

2-硫醇基苯并咪唑                                    0.5份；

氧化锌                                              7.2份；

石蜡                                                3.0份。

生产工艺：将三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、滑石粉、重质碳酸钙、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2-硫醇基苯并咪唑、氧化锌、石蜡加入到密炼机中混炼2分钟后，加入石蜡油、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯再炼4分钟，出料，经过滤机过滤，加入到开炼机上再次混炼均匀后薄通，辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备将SV电源线绝缘线芯挤出成型，冷喂料挤出机的机头温度为105℃，机身一区温度为90℃，机身二区温度为100℃，成型后经1.5Mev电子加速器进行辐照交联加工得到产品，第一次辐照的剂量为3MRad，第二次辐照的剂量为9MRad。

实施例2

按以下重量份的的原料制备绝缘橡胶：

三元乙丙橡胶                                      50份；

聚烯烃弹性体                                      70份；

滑石粉                                            75份；

重质碳酸钙                                        37.5份；

石蜡油                                             4.0份；

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯                         6.0份；

四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯     0.75份；

2-硫醇基苯并咪唑                                   0.5份；

氧化锌                                             7.0份；

石蜡                                               3.0份。

生产工艺：将三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、滑石粉、重质碳酸钙、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2-硫醇基苯并咪唑、氧化锌、石蜡加入到密炼机中混炼2分钟后，加入石蜡油、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯再炼4分钟，出料，经过滤机过滤，加入到开炼机上再次混炼均匀后薄通，辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备将SV电源线绝缘线芯挤出成型，冷喂料挤出机的机头温度为105℃，机身一区温度为90℃，机身二区温度为100℃，成型后经1.5Mev电子加速器进行辐照交联加工得到产品，第一次辐照的剂量为3MRad，第二次辐照的剂量为9MRad。

对比例1

辐照交联法，主料采用氯化聚乙烯与聚烯烃弹性体共混

将氯化聚乙烯100份，聚烯烃弹性体12份，滑石粉25份，特种氢氧化镁25份，氧化镁6份，抗氧剂1.2份，石蜡2.4份加入到密炼机中混炼2分钟后，扫料加入偏苯三酸三辛酯14份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯6份再炼4分钟，卸料，经过滤机过滤，再在开炼机上降温至90℃以下，混炼均匀后薄通，辗页出胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备将SV电源线绝缘线芯挤出成型，冷喂料挤出机的机头温度为90~100℃，机身一区温度为60~80℃，机身二区温度为70~90℃，成型后经1.5Mev电子加速器进行辐照交联加工得到产品，第一次辐照的剂量为3MRad，第二次辐照的剂量为9MRad。

对比例2

蒸汽连硫法，主料采用氯化聚乙烯与聚烯烃弹性体共混

将氯化聚乙烯100份，聚烯烃弹性体12.5份，滑石粉50份，重质碳酸钙37.5份，氧化镁6.5份，氧化锌1.5份，抗氧剂2份，石蜡2份加入到密炼机中混炼2分钟后，扫料加入偏苯三酸三（2-乙基己）酯16份再炼4分钟，卸料，经过滤机过滤，再在开炼机上降温至90℃以下打卷，再放回密炼机加入BIPB无味交联剂3.5份，2分钟后混炼均匀，在开炼机薄通，辗页出胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及蒸汽硫化管进行硫化反应，冷喂料挤出机机头温度为90~100℃，机身一区温度为60~80℃，机身二区温度为70~90℃。

将实施例1~2、对比例1~2的产品按UL62，UL1581标准进行性能检测，结果如表1所示。

表1 产品性能测试结果

注：以上数据均为成品绝缘芯线数值；其中老化条件为：136℃/7d老化；耐压测试条件为：浸常温水6h，2KV，1min耐压测试。

从表1中可以看出，用本发明的原料配方和辐照技术制备的绝缘芯线的原始抗张强度、原始断裂伸长率、老化后抗张强度保持率、绝缘性能方面均优于对比例1~2的产品。

与对比例1相比，同样是辐照交联法，基材的不同对绝缘层的伸长率和电性能影响极大，对比例1以氯化聚乙烯为主材，搭配少量聚烯烃弹性体，按辐照法生产的线芯伸长率难以达到200%，而且电性能不好，挤出时易被火花机击穿，实施例1~2以三元乙丙橡胶和聚烯烃弹性体为主材，按辐照法生产的线芯伸长率超过400%，而且挤出时不会被火花机击穿。

与对比例2的蒸汽连硫相法相比，实施例1~2按辐照法生产的产品的绝缘性能高许多，而且生产过程简单化，挤出速度更快，生产效率高，被火花机击穿次数少。

实施例3

按以下重量份的的原料制备绝缘橡胶：

三元乙丙橡胶                                40份；

聚烯烃弹性体                                40份；

滑石粉                                      50份；

重质碳酸钙                                  30份；

石蜡油                                      2.0份；

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯                  4.0份；

4，4'-双（α,α-二甲基苄基）二苯胺              0.25份；

2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体         0.25份；

氧化锌                                      3.0份；

石蜡                                        1.0份。

生产工艺：将三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、滑石粉、重质碳酸钙、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2-硫醇基苯并咪唑、氧化锌、石蜡加入到密炼机中混炼2分钟后，加入石蜡油、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯再炼4分钟，出料，经过滤机过滤，加入到开炼机上再次混炼均匀后薄通，辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备将SV电源线绝缘线芯挤出成型，冷喂料挤出机的机头温度为100℃，机身一区温度为80℃，机身二区温度为90℃，成型后经1.5Mev电子加速器进行辐照交联加工得到产品，第一次辐照的剂量为3MRad，第二次辐照的剂量为9MRad。

实施例4

按以下重量份的的原料制备绝缘橡胶：

三元乙丙橡胶                              80份；

聚烯烃弹性体                              80份；

滑石粉                                    100份；

重质碳酸钙                                50份；

石蜡油                                    5.0份；

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯                15份；

4，4'-双（α,α-二甲基苄基）二苯胺            0.5份；

2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体       1.0份；

氧化锌                                    10份；

石蜡                                      5.0份。

生产工艺：将三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、滑石粉、重质碳酸钙、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2-硫醇基苯并咪唑、氧化锌、石蜡加入到密炼机中混炼2分钟后，加入石蜡油、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯再炼4分钟，出料，经过滤机过滤，加入到开炼机上再次混炼均匀后薄通，辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备将SV电源线绝缘线芯挤出成型，冷喂料挤出机的机头温度为110℃，机身一区温度为100℃，机身二区温度为110℃，成型后经1.5Mev电子加速器进行辐照交联加工得到产品，第一次辐照的剂量为3MRad，第二次辐照的剂量为9MRad。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种辐照交联绝缘橡胶，其特征在于，所述绝缘橡胶由以下重量份的原料制备而得：

三元乙丙橡胶            40～80份；

聚烯烃弹性体            40～80份；

滑石粉                  50～100份；

重质碳酸钙              30～50份；

石蜡油                  2～5份；

敏化剂                  4～15份。

2.根据权利要求1所述的辐照交联绝缘橡胶，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的乙烯含量为50～60%，丙烯含量为35～45%，乙叉降冰片烯含量为3～5%，125℃下测试的门尼粘度ML₍₁₊₄₎为20～35。

3.根据权利要求1所述的辐照交联绝缘橡胶，其特征在于，所述聚烯烃弹性体的硬度为70A，熔融指数为0.5～4.5，125℃下测试的门尼粘度ML₍₁₊₄₎为30～40。

4.根据权利要求1所述的辐照交联绝缘橡胶，其特征在于，所述滑石粉为2500目，粒径50%分布在4～6μm，盐酸不溶物含量≥85%，氧化镁含量≥30%的滑石粉。

5.根据权利要求1所述的辐照交联绝缘橡胶，其特征在于，所述重质碳酸钙为2500目，粒径50%分布在1～5μm，pH值为8.0～10.0的重质碳酸钙。

6.根据权利要求1所述的辐照交联绝缘橡胶，其特征在于，所述石蜡油为含量≥99.8%，闪点≥200℃的石蜡油。

7.根据权利要求1所述的辐照交联绝缘橡胶，其特征在于，所述述敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

8.根据权利要求1所述的辐照交联绝缘橡胶，其特征在于，该绝缘橡胶的原料还包括0.5～1.5份防老剂、3～10份活化剂和1～5份软化剂，所述防老剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、4，4'-双（α,α-二甲基苄基）二苯胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和2-硫醇基苯并咪唑中的任意两种，所述活化剂为氧化锌，所述软化剂为石蜡。

9.一种制备权利要求1所述辐照交联绝缘橡胶的方法，其特征在于，所述方法为：将原料加入到密炼机中混炼均匀，经过滤，加入到开炼机上再次混炼均匀后薄通，辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备挤出成型，最后经电子加速器辐照交联加工。

10.根据权利要求9所述的辐照交联绝缘橡胶的制备方法，其特征在于，所述冷喂料挤出机的机头温度为100～110℃，机身一区温度为80～100℃，机身二区温度为90~110℃；所述辐照交联中，第一次辐照的剂量为3MRad，第二次辐照的剂量为9MRad。